G8-E14

[!infobox] Proposición: Continuidad de la Medida respecto a la Diferencia Simétrica Contexto: Convergencia de Conjuntos y Medidas Enunciado: Sea (An)n∈N⊆M(A_n)_{n \in \mathbb{N}} \subseteq \mathcal{M} y B∈MB \in \mathcal{M}. Si μ(An△B)→0\mu(A_n \triangle B) \to 0 cuando n→∞n \to \infty, entonces μ(An)→μ(B)\mu(A_n) \to \mu(B). Clave: Usar la desigualdad triangular para medidas: ∣μ(A)−μ(B)∣≤μ(A△B)|\mu(A) - \mu(B)| \leq \mu(A \triangle B).

Demostración:

Queremos probar que ∣μ(An)−μ(B)∣→0|\mu(A_n) - \mu(B)| \to 0.

  1. Inclusiones de Conjuntos: Observamos las siguientes relaciones de conjuntos basadas en la definición de diferencia simétrica (A△B=(A∖B)∪(B∖A)A \triangle B = (A \setminus B) \cup (B \setminus A)):

    • An=(An∩B)∪(An∖B)⊆B∪(An△B)A_n = (A_n \cap B) \cup (A_n \setminus B) \subseteq B \cup (A_n \triangle B)
    • B=(An∩B)∪(B∖An)⊆An∪(An△B)B = (A_n \cap B) \cup (B \setminus A_n) \subseteq A_n \cup (A_n \triangle B)
  2. Desigualdades de Medida: Aplicamos la medida μ\mu y utilizamos las propiedades de monotonía y subaditividad finita:

    • De la primera inclusión:
μ(An)≤μ(B)+μ(An△B)  ⟹  μ(An)−μ(B)≤μ(An△B)\mu(A_n) \leq \mu(B) + \mu(A_n \triangle B) \implies \mu(A_n) - \mu(B) \leq \mu(A_n \triangle B)
* De la segunda inclusión:
    
μ(B)≤μ(An)+μ(An△B)  ⟹  μ(B)−μ(An)≤μ(An△B)\mu(B) \leq \mu(A_n) + \mu(A_n \triangle B) \implies \mu(B) - \mu(A_n) \leq \mu(A_n \triangle B)
    Esto equivale a:
    
−(μ(An)−μ(B))≤μ(An△B)-(\mu(A_n) - \mu(B)) \leq \mu(A_n \triangle B)
  1. Combinación (Desigualdad Triangular): Combinando ambas desigualdades, obtenemos una cota para el valor absoluto de la diferencia (asumiendo medidas finitas momentáneamente para la resta, o por comparación directa en el límite):
∣μ(An)−μ(B)∣≤μ(An△B)|\mu(A_n) - \mu(B)| \leq \mu(A_n \triangle B)
  1. Paso al Límite: Dado que por hipótesis lim⁡n→∞μ(An△B)=0\lim_{n \to \infty} \mu(A_n \triangle B) = 0:
lim⁡n→∞∣μ(An)−μ(B)∣≤0\lim_{n \to \infty} |\mu(A_n) - \mu(B)| \leq 0
Esto implica que $\lim_{n \to \infty} |\mu(A_n) - \mu(B)| = 0$, y por lo tanto:
lim⁡n→∞μ(An)=μ(B)\lim_{n \to \infty} \mu(A_n) = \mu(B)
*(Nota: Si $\mu(B) = \infty$, la desigualdad $\mu(B) \leq \mu(A_n) + \mu(A_n \triangle B)$ implica que $\mu(A_n)$ debe crecer indefinidamente, por lo que el límite también coincide).*
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